سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر؛ بررسی فناوری، مدل ها و کاربردها

سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر یکی از تجهیزات دقیق و کاربردی برای اندازه گیری مداوم میزان اکسیژن موجود در آب، فاضلاب و مایعات فرایندی است. این سنسورها در تصفیه خانه های آب و فاضلاب، صنایع غذایی و نوشیدنی، داروسازی، بیوتکنولوژی، آبزی پروری و واحدهای تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند.

شرکت Endress+Hauser فعالیت خود را از سال 1953 آغاز کرده و اکنون یکی از برندهای شناخته شده در حوزه تجهیزات اندازه گیری و اتوماسیون فرایند است. این مجموعه برای اندازه گیری اکسیژن محلول، سنسورهای اپتیکال و آمپرومتریک متنوعی را متناسب با شرایط صنعتی، بهداشتی و آزمایشگاهی عرضه می کند.

سنسورهای DO اندرس هاوزر با قابلیت اندازه گیری دقیق، انتقال دیجیتال اطلاعات، امکان کالیبراسیون خارج از محل نصب و سازگاری با ترانسمیترهای Liquiline، به کنترل بهتر فرایند و کاهش هزینه های بهره برداری کمک می کنند.

سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر چیست؟

سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر تجهیزی است که غلظت اکسیژن حل شده در آب یا سایر محلول ها را اندازه گیری می کند. مقدار اکسیژن محلول یا DO یکی از شاخص های مهم برای ارزیابی کیفیت آب، کنترل فعالیت میکروارگانیسم ها و پایش فرایندهای زیستی و شیمیایی محسوب می شود.

میزان اکسیژن محلول معمولا بر حسب میلی گرم بر لیتر، درصد اشباع یا فشار جزئی اکسیژن گزارش می شود. بسته به نوع فرایند، سنسور می تواند داخل مخزن، حوضچه هوادهی، خط لوله، راکتور، فرمنتر یا تجهیزات نمونه برداری نصب شود.

اندرس هاوزر برای اندازه گیری DO از دو اصل اصلی استفاده می کند:

• اندازه گیری اپتیکال یا نوری
• اندازه گیری آمپرومتریک یا الکتروشیمیایی

انتخاب میان این دو فناوری باید براساس نوع سیال، محدوده اندازه گیری، میزان آلودگی، شرایط نصب، دقت مورد نیاز و هزینه نگهداری انجام شود.

ویژگی های سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر

دقت مناسب و پایداری اندازه گیری

کنترل دقیق اکسیژن محلول در بسیاری از فرایندها ضروری است. برای مثال، در حوضچه هوادهی تصفیه خانه، کاهش بیش از حد اکسیژن می تواند فعالیت میکروارگانیسم ها را مختل کند. افزایش غیرضروری هوادهی نیز باعث مصرف بیشتر انرژی می شود.

سنسورهای اکسیژن محلول اندرس هاوزر برای اندازه گیری پیوسته DO طراحی شده اند و بسته به مدل می توانند در کاربردهای عمومی آب و فاضلاب یا فرایندهای حساس صنایع دارویی و غذایی مورد استفاده قرار گیرند.

طراحی متناسب با محیط های صنعتی

سنسورهای DO این برند در مدل های مختلف و با بدنه، اتصالات و تاییدیه های متفاوت عرضه می شوند. برخی مدل ها برای نصب داخل حوضچه های باز و کانال های فاضلاب طراحی شده اند و برخی دیگر قابلیت استفاده در فرایندهای بهداشتی، محیط های انفجاری یا فرایندهای دارای عملیات CIP و SIP را دارند.

به همین دلیل، نمی توان یک مدل را برای تمام کاربردها مناسب دانست. شرایط دما، فشار، جنس سیال، محل نصب، نیاز به استریل سازی و نوع اتصال فرایندی باید پیش از انتخاب بررسی شود.

انتقال دیجیتال داده با فناوری Memosens

یکی از مهم ترین ویژگی های سنسورهای جدید اندرس هاوزر، استفاده از فناوری دیجیتال Memosens است. در این سیستم، مقدار اندازه گیری شده داخل سنسور به سیگنال دیجیتال تبدیل شده و سپس به ترانسمیتر منتقل می شود.

انتقال دیجیتال و القایی اطلاعات باعث می شود مشکلاتی مانند خوردگی کانکتور، نفوذ رطوبت و اختلال ناشی از اتصالات الکتریکی کاهش پیدا کند. همچنین سنسور می تواند اطلاعات مربوط به کالیبراسیون، مدت زمان کارکرد و شرایط بهره برداری را ذخیره کند.

امکان استفاده از Memosens 2.0

برخی مدل های جدید مانند COS51E، COS81E و COS22E به فناوری Memosens 2.0 مجهز هستند. این فناوری ظرفیت بیشتری برای ذخیره اطلاعات کالیبراسیون، سنسور و فرایند فراهم می کند و می تواند مبنایی برای نگهداری پیش بینانه و خدمات IIoT باشد.

فناوری های اندازه گیری اکسیژن محلول اندرس هاوزر

فناوری اپتیکال یا نوری

سنسور اکسیژن محلول اپتیکال از یک لایه حساس به اکسیژن و منبع نور استفاده می کند. با تابش نور به لایه حساس، فرایند لومینسانس یا فلورسانس اتفاق می افتد. حضور مولکول های اکسیژن شدت یا مدت زمان این تابش را تغییر می دهد.

سنسور با تحلیل این تغییرات، مقدار اکسیژن موجود در سیال را محاسبه می کند. اندرس هاوزر در سنسورهای اپتیکال خود از اصل خاموشی فلورسانس استفاده می کند.

مزایای سنسورهای اپتیکال عبارتند از:

• نگهداری کمتر نسبت به سنسورهای دارای الکترولیت
• پایداری مناسب در اندازه گیری طولانی مدت
• نیاز نداشتن به جریان سیال برای انجام اندازه گیری
• زمان پاسخ مناسب
• کاهش نیاز به کالیبراسیون های مکرر
• مناسب بودن برای پایش مداوم

البته سنسور اپتیکال کاملا بدون قطعه مصرفی نیست. کلاهک یا لایه نوری سنسور پس از پایان عمر مفید یا آسیب دیدگی باید تعویض شود.

فناوری آمپرومتریک یا الکتروشیمیایی

در سنسورهای آمپرومتریک، اکسیژن از یک ممبران عبور کرده و در واکنش الکتروشیمیایی شرکت می کند. جریان الکتریکی ایجاد شده با غلظت اکسیژن موجود در سیال ارتباط دارد و توسط دستگاه به مقدار قابل اندازه گیری تبدیل می شود.

این سنسورها معمولا از الکترود، ممبران و محلول الکترولیت تشکیل شده اند. بنابراین نگهداری دوره ای آنها می تواند شامل بررسی ممبران، تعویض الکترولیت، تمیز کردن الکترودها و کالیبراسیون مجدد باشد.

سنسورهای آمپرومتریک برای بسیاری از کاربردهای آب، فاضلاب، صنایع بهداشتی و اندازه گیری مقادیر کم اکسیژن مناسب هستند. مدل COS51E نمونه ای از سنسور آمپرومتریک برای آب و فاضلاب است و COS22E برای فرایندهای بهداشتی و اندازه گیری دقیق طراحی شده است.

مقایسه سنسور اپتیکال و آمپرومتریک اندرس هاوزر

ویژگی	سنسور اپتیکال	سنسور آمپرومتریک
اصل اندازه گیری	خاموشی فلورسانس	واکنش الکتروشیمیایی
ممبران و الکترولیت	الکترولیت ندارد	معمولا دارای ممبران و الکترولیت
میزان نگهداری	کمتر	بیشتر
وابستگی به جریان سیال	بسیار کم یا بدون وابستگی	معمولا به حرکت مناسب سیال نیاز دارد
پایداری بلند مدت	بالا	مناسب با نگهداری صحیح
کاربرد عمومی	آب، فاضلاب و فرایندهای بهداشتی	آب، فاضلاب و فرایندهای حساس
قطعه مصرفی اصلی	کلاهک نوری	ممبران و الکترولیت
هزینه اولیه	معمولا بیشتر	بسته به مدل اقتصادی تر
زمان آماده سازی	سریع	ممکن است به پلاریزاسیون نیاز داشته باشد

هیچ یک از این فناوری ها در تمام شرایط بر دیگری برتری مطلق ندارد. برای انتخاب صحیح باید شرایط واقعی فرایند و هزینه مالکیت در طول دوره بهره برداری بررسی شود.

مدل های سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر

سنسور اپتیکال Oxymax COS61D

Oxymax COS61D یکی از مدل های شناخته شده اندرس هاوزر برای اندازه گیری اپتیکال اکسیژن محلول در آب، فاضلاب و تاسیسات جانبی صنایع است.

این سنسور از یک لایه فلورسانس پایدار و حساس به اکسیژن استفاده می کند. طراحی دیجیتال و فناوری Memosens نیز امکان انتقال مطمئن داده و کالیبراسیون سنسور در محیط آزمایشگاه را فراهم می کند.

کاربردهای COS61D عبارتند از:

• کنترل اکسیژن حوضچه هوادهی
• پایش خروجی تصفیه خانه
• اندازه گیری کیفیت آب
• کنترل آب فرایندی
• پایش اکسیژن در واحدهای صنعتی
• استفاده در حوضچه ها، کانال ها و مخازن

سنسور آمپرومتریک Memosens COS51E

COS51E نسل جدید سنسورهای آمپرومتریک اندرس هاوزر برای کاربردهای آب، فاضلاب و تاسیسات صنعتی است. این مدل جایگزین COS51D شده است؛ مدل COS51D در وب سایت رسمی سازنده به عنوان محصولی که دیگر عرضه نمی شود معرفی شده است.

COS51E دارای فناوری Memosens 2.0 است و می تواند اطلاعات بیشتری درباره کالیبراسیون و شرایط فرایند ذخیره کند. این سنسور برای محیط های مرطوب، کاربردهای فاضلابی و برخی مناطق خطرناک طراحی شده است.

کاربردهای اصلی COS51E شامل موارد زیر است:

• تصفیه فاضلاب شهری
• تصفیه پساب صنعتی
• کنترل اکسیژن حوضچه هوادهی
• کنترل فرایندهای بیولوژیکی
• پایش آب های سطحی
• تاسیسات جانبی صنایع

سنسور اپتیکال Memosens COS81E

Memosens COS81E یک سنسور اپتیکال برای کاربردهای بهداشتی، صنایع غذایی، علوم زیستی و فرایندهای دارویی است. سیستم اندازه گیری این مدل برای دستیابی به نتایج پایدار و کاهش فرسودگی نقطه نوری طراحی شده است.

COS81E دارای فناوری Memosens 2.0 بوده و برای کاربردهایی مانند تخمیر، بیوراکتور، تولید آب آشامیدنی و اینرت سازی قابل استفاده است. این مدل دارای طراحی مناسب برای فرایندهای بهداشتی و تاییدیه های مرتبط با این حوزه است.

کاربردهای COS81E عبارتند از:

• فرایندهای تخمیر
• بیوراکتورها
• صنایع داروسازی و بیوتکنولوژی
• صنایع غذایی و نوشیدنی
• تولید آب با کیفیت بالا
• اندازه گیری اکسیژن در مایعات و فاز گازی
• فرایندهای اینرت سازی

سنسور آمپرومتریک Memosens COS22E

COS22E یک سنسور آمپرومتریک دقیق برای کاربردهای بهداشتی، صنایع غذایی، داروسازی و علوم زیستی است. طراحی ماژولار این سنسور، تعویض ممبران و الکترولیت را ساده تر می کند.

این مدل برای فرایندهایی که دقت بالا، قابلیت استریل سازی و رعایت الزامات بهداشتی اهمیت دارد، مناسب است. امکان استفاده در برخی مناطق خطرناک نیز براساس پیکربندی و تاییدیه انتخاب شده وجود دارد.

کاربرد سنسورهای DO اندرس هاوزر

تصفیه خانه های آب و فاضلاب

یکی از اصلی ترین کاربردهای سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر، کنترل هوادهی در تصفیه خانه است. میکروارگانیسم های هوازی برای تجزیه مواد آلی به اکسیژن نیاز دارند.

اندازه گیری مداوم DO کمک می کند سیستم هوادهی متناسب با نیاز واقعی فرایند فعالیت کند. این موضوع علاوه بر حفظ عملکرد زیستی، می تواند از مصرف غیرضروری انرژی توسط بلوئرها جلوگیری کند.

آبزی پروری و پرورش ماهی

مقدار اکسیژن محلول بر سلامت، رشد، تغذیه و میزان استرس آبزیان تاثیر مستقیم دارد. سنسور DO می تواند برای پایش پیوسته اکسیژن استخرها، مخازن و حوضچه های پرورش ماهی استفاده شود.

برای این کاربرد باید سنسوری انتخاب شود که با نوع آب، میزان شوری، عمق نصب، شرایط تمیزکاری و سیستم کنترل هوادهی سازگار باشد. سنسور Oxymax COS41 نیز از مدل هایی است که سازنده برای کاربردهایی مانند پرورش ماهی، آب و فاضلاب معرفی کرده است.

صنایع غذایی و نوشیدنی

در فرایندهایی مانند تخمیر، تولید نوشیدنی، آب فرایندی و کنترل کیفیت محصول، مقدار اکسیژن باید به دقت کنترل شود. ورود اکسیژن اضافی ممکن است باعث اکسیداسیون و کاهش کیفیت برخی محصولات شود.

سنسورهای بهداشتی مانند COS81E و COS22E برای کاربردهایی طراحی شده اند که قابلیت تمیزکاری، استریل سازی و رعایت الزامات بهداشتی اهمیت دارد.

صنایع داروسازی و بیوتکنولوژی

در کشت سلولی، تخمیر و تولید محصولات بیولوژیک، اکسیژن یکی از پارامترهای موثر بر رشد سلول و کیفیت محصول نهایی است. تغییرات نامناسب DO می تواند بر سرعت رشد، متابولیسم سلولی و بازده فرایند تاثیر بگذارد.

سنسور باید علاوه بر دقت بالا، با شرایط استریل سازی، دما و فشار فرایند و الزامات بهداشتی سازگار باشد.

نیروگاه ها و تاسیسات صنعتی

در آب بویلر، آب تغذیه و مدارهای فرایندی، اندازه گیری مقدار کم اکسیژن برای کنترل خوردگی اهمیت دارد. در این کاربردها محدوده اندازه گیری، زمان پاسخ، فشار فرایند و سازگاری متریال سنسور باید با دقت بررسی شود.

مزایای فناوری Memosens در سنسورهای اکسیژن

کالیبراسیون سنسور در آزمایشگاه

سنسورهای Memosens را می توان در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی کالیبره کرد و سپس به محل فرایند انتقال داد. اطلاعات کالیبراسیون داخل حافظه سنسور ذخیره می شود و پس از اتصال، ترانسمیتر سنسور را شناسایی می کند.

این قابلیت می تواند مدت زمان توقف نقطه اندازه گیری را کاهش دهد و کیفیت فرایند کالیبراسیون را افزایش دهد.

کاهش خطاهای ناشی از رطوبت و خوردگی

انتقال القایی و بدون تماس سیگنال باعث می شود اتصال میان کابل و سنسور در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم تر باشد. این ویژگی به خصوص در تصفیه خانه ها و محیط های مرطوب صنعتی اهمیت دارد.

ذخیره اطلاعات سنسور

اطلاعاتی مانند تاریخچه کالیبراسیون، ساعات کارکرد و شرایط وارد شده به سنسور می تواند در حافظه آن ذخیره شود. بررسی این داده ها به برنامه ریزی بهتر سرویس و تشخیص زمان مناسب تعویض یا نگهداری سنسور کمک می کند.

اتصال به سیستم های اتوماسیون صنعتی

سنسورهای Memosens معمولا همراه با ترانسمیترهای خانواده Liquiline استفاده می شوند. این ترانسمیترها بسته به مدل و پیکربندی می توانند از پروتکل ها، خروجی ها و رابط های مختلف برای اتصال به سیستم کنترل پشتیبانی کنند. فناوری Memosens 2.0 و Liquiline برای یکپارچه سازی با زیرساخت های اتوماسیون و مدیریت تجهیزات طراحی شده اند.

نصب سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر

روش نصب سنسور باید متناسب با محل اندازه گیری انتخاب شود. سنسور می تواند به صورت غوطه ور، داخل خط لوله، در مخزن یا داخل یک اسمبلی مخصوص نصب شود.

برای حوضچه ها، کانال ها و مخازن باز می توان از اسمبلی های غوطه وری مانند Flexdip CYA112 استفاده کرد. این اسمبلی امکان نصب سنسور به صورت ثابت، زنجیری یا شناور را فراهم می کند.

در زمان نصب باید به نکات زیر توجه شود:

• سنسور در محل دارای نمونه نماینده نصب شود.
• از تجمع حباب هوا روی سطح سنسور جلوگیری شود.
• دسترسی مناسب برای سرویس و کالیبراسیون وجود داشته باشد.
• محل نصب از ضربه و آسیب مکانیکی محافظت شود.
• شرایط دما و فشار با مشخصات سنسور سازگار باشد.
• اسمبلی و اتصال فرایندی متناسب با سنسور انتخاب شود.
• در سنسورهای آمپرومتریک، جریان مناسب سیال تامین شود.
• کابل و ترانسمیتر با مدل سنسور سازگار باشند.

نگهداری و کالیبراسیون سنسور DO اندرس هاوزر

برنامه نگهداری سنسور به فناوری اندازه گیری، میزان آلودگی سیال و شرایط بهره برداری بستگی دارد.

نگهداری سنسور اپتیکال

در سنسور اپتیکال باید سطح کلاهک نوری تمیز نگه داشته شود. تشکیل لایه آلودگی، رسوب یا لجن روی سنسور می تواند باعث کند شدن پاسخ یا ایجاد خطای اندازه گیری شود.

کلاهک نوری باید براساس وضعیت واقعی سنسور و توصیه سازنده تعویض شود. پس از تعویض کلاهک نیز ممکن است انجام تنظیمات یا کالیبراسیون ضروری باشد.

نگهداری سنسور آمپرومتریک

در سنسور آمپرومتریک باید وضعیت ممبران، الکترولیت و الکترودها بررسی شود. پارگی ممبران، وجود حباب زیر آن یا کاهش کیفیت الکترولیت می تواند بر نتیجه اندازه گیری تاثیر بگذارد.

پس از تعویض ممبران یا انجام سرویس اساسی، سنسور باید مجددا کالیبره شود.

تمیزکاری دوره ای

فاصله زمانی تمیزکاری به میزان آلودگی سیال بستگی دارد. در فاضلاب دارای لجن یا مواد جامد، فاصله تمیزکاری معمولا کوتاه تر از آب تمیز است.

استفاده از روش یا ماده شوینده نامناسب ممکن است به ممبران، کلاهک نوری یا بدنه سنسور آسیب برساند؛ بنابراین دستورالعمل اختصاصی همان مدل باید رعایت شود.

هنگام خرید سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر به چه نکاتی توجه کنیم؟

نوع فناوری سنسور

ابتدا مشخص کنید که سنسور اپتیکال یا آمپرومتریک برای فرایند مناسب تر است. برای پایش فاضلاب و کاهش نگهداری، مدل اپتیکال می تواند انتخاب مناسبی باشد. برای برخی اندازه گیری های دقیق یا مقادیر پایین اکسیژن نیز ممکن است سنسور آمپرومتریک اولویت داشته باشد.

محدوده اندازه گیری

محدوده اندازه گیری باید با مقدار واقعی اکسیژن در فرایند هماهنگ باشد. اندازه گیری DO در حوضچه هوادهی با اندازه گیری مقادیر بسیار کم اکسیژن در آب بویلر شرایط یکسانی ندارد.

شرایط فرایندی

موارد زیر باید بررسی شوند:

• دما و فشار
• نوع و ترکیب سیال
• میزان مواد جامد و رسوب
• نیاز به CIP و SIP
• محل نصب
• منطقه معمولی یا خطرناک
• نوع اتصال فرایندی
• الزامات بهداشتی

سازگاری با ترانسمیتر

سنسور باید با ترانسمیتر، کابل و سیستم کنترل موجود سازگار باشد. استفاده از سنسور Memosens بدون بررسی مدل ترانسمیتر و تاییدیه های آن ممکن است باعث محدودیت در نصب شود.

هزینه نگهداری و قطعات مصرفی

علاوه بر قیمت خرید، هزینه کلاهک نوری، ممبران، الکترولیت، سرویس، اسمبلی، کابل و ترانسمیتر را نیز در نظر بگیرید. در بسیاری از پروژه ها، هزینه مالکیت بلند مدت از قیمت اولیه مهم تر است.

جمع بندی

سنسور اکسیژن محلول اندرس هاوزر یکی از تجهیزات قابل اعتماد برای اندازه گیری DO در آب، فاضلاب و مایعات فرایندی است. این سنسورها با دو فناوری اصلی اپتیکال و آمپرومتریک عرضه می شوند و هر مدل برای گروه مشخصی از کاربردها طراحی شده است.

Oxymax COS61D یک سنسور اپتیکال مناسب برای آب، فاضلاب و تاسیسات صنعتی است. COS51E از اصل آمپرومتریک استفاده می کند و برای تصفیه فاضلاب و کاربردهای عمومی صنعتی طراحی شده است. COS81E سنسوری اپتیکال برای صنایع غذایی، دارویی و علوم زیستی است و COS22E برای اندازه گیری آمپرومتریک در فرایندهای حساس و بهداشتی کاربرد دارد.

فناوری Memosens و Memosens 2.0 نیز با فراهم کردن انتقال دیجیتال اطلاعات، ذخیره داده های سنسور، کالیبراسیون آزمایشگاهی و امکان برنامه ریزی بهتر نگهداری، به افزایش قابلیت اطمینان نقطه اندازه گیری کمک می کنند.

برای انتخاب بهترین سنسور DO اندرس هاوزر باید فناوری اندازه گیری، محدوده سنجش، نوع سیال، شرایط نصب، تاییدیه های مورد نیاز، سازگاری با ترانسمیتر و هزینه نگهداری به صورت همزمان بررسی شوند.